DE3430581A1 - MOLDED HIGH PERFORMANCE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue Art geformter Ladungen und insbesondere Hohlladungen mit einer rotationssymmetrischen und gegebenenfalls konischen oder gegebenenfalls V-förmigen Auskleidung, die durch eine Sprengladung angetrieben wird, die ihrer seits von einem Block aus einem Zündsprengstoff ge zündet wird.The invention relates to a new type of molded Loads and in particular shaped charges with a rotationally symmetrical and possibly conical or, if necessary, a V-shaped lining is powered by an explosive charge that hers hand from a block of an explosive is ignited.
Die gegenwärtige Entwicklung auf diesem techni schen Gebiet führt zu dem Bestreben, das Durchschlag vermögen geformter Ladungen und insbesondere von Hohl ladungen erheblich zu steigern. Diese Absicht führte dazu, die Anwendung von Hochleistungs-Auskleidungs geometrien (geschlossene bzw spitze Winkel, verringer te Dicke) in Betracht zu ziehen, die jedoch dann auch gegenüber Herstellungsfehlern sowie insbesondere Ver zerrungen der zur Zündung dienenden Detonationswelle ziemlich empfindlich sind.The current development on this techni area leads to the endeavor to make the breakthrough shaped charges and especially hollow to significantly increase loads. This intention led to do this, the application of high performance lining geometries (closed or acute angles, reduced te thickness), but then also against manufacturing defects and especially Ver strains of the detonation wave used for ignition are quite sensitive.
Die Hohlladungen und noch allgemeiner die ge formten Ladungen, die bisher angegeben wurden, sind mit einem auf einer Kugelwelle beruhenden Zündsystem (punktuelle Zündung) oder einem auf einer torischen Stoßwelle beruhenden Zündsystem (Ringzündung) ausgerüstet.The shaped charges and more generally the ge shaped charges that have been specified so far with an ignition system based on a spherical shaft (selective ignition) or one on a toric Shock wave based ignition system (ring ignition) equipped.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, daß der Über gang von der punktuellen Zündung zur Ringzündung hin sichtlich der Durchschlagtiefe in hochfestem Stahl einen Gewinn von etwa 15% bringt. Dennoch liegt ein wesentlicher Nachteil dieses Zündertyps in der mangeln den Reproduzierbarkeit seiner Eigenschaften. Dies be ruht einerseits auf dem natürlicherweise instabilen Charakter von Systemen konvergenter Detonationswellen und andererseits auf der großen Empfindlichkeit des Projektilbildungsmechanismus der die Hohlladung be grenzenden Auskleidung gegenüber Symmetriefehlern der Detonationswelle, wenn sie diese Auskleidung gleichzeitig angreift.The experimental results show that the over from point ignition to ring ignition clearly the penetration depth in high-strength steel brings about a 15% profit. Still lies one major disadvantage of this type of igniter in the lack the reproducibility of its properties. This be rests on the one hand on the naturally unstable Character of systems of convergent detonation waves and on the other hand on the great sensitivity of the Projectile formation mechanism of the shaped charge bordering lining against symmetry errors the detonation wave when they lining this attacks at the same time.
Ein weiteres Problem, das bei diesem Zündertyp generell auftritt, liegt darin, daß die Detonationswelle auf ein maximales Energieniveau gebracht werden muß. Dies erfordert, daß die Detonationswelle auf einem ausreichenden "Detonationsweg" zwischen dem Initiierungs punkt und der Auskleidung verlaufen kann. Diese Forde rung belastet sowohl die Massenbilanzen derartiger Vorrichtungen wie auch ihren Raumbedarf generell in äußerst negativer Weise.Another problem with this type of igniter generally occurs is that the detonation wave must be brought to a maximum energy level. This requires the detonation wave to be on a sufficient "detonation path" between initiation point and the lining can run. This demand tion both affects the mass balances of such Devices as well as their space requirements in general extremely negative way.
Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zu grunde, unter Vermeidung dieser Nachteile eine ge formte Ladung mit verbesserten Eigenschaften anzuge ben, mit der gleichzeitig folgende Fortschritte er zielt werden können:The object of the invention is accordingly reasons, avoiding these disadvantages a ge shaped cargo with improved properties ben, with the following progress at the same time can be aimed:
- - Anwendung höchstwirksamer Auskleidungsgeometrien (insbesondere geschlossene bzw. spitze Winkel und verringerte Dicken);- Application of highly effective lining geometries (especially closed or acute angles and reduced thicknesses);
- - Anwendung hyperenergetischer Sprengstoffe, die zum Teil nach herkömmlichen Methoden schwierig zu zünden sind, was insbesondere für Sprengstof fe mit TNT als Bindemittel gilt;- Use of hyperenergetic explosives, the sometimes difficult using conventional methods are to be ignited, especially for explosives fe with TNT is considered a binder;
- - leichte Herstellbarkeit und Montierbarkeit der Ladungen, da ebene Stoßwellen gegenüber Ab weichungen von der koaxialen Lage des Zünder blocks und des Hohlladungsblocks nur wenig empfindlich sind;- Easy to manufacture and assemble Charges, since flat shock waves compared to Ab deviations from the coaxial position of the detonator blocks and the shaped charge block only a little are sensitive;
- - verringerte Masse und verringerter Raumbedarf, da die im Sprengstoff der Ladung erzeugte Stoß welle ein Energieprofil besitzt, das unmittel bar zur Projektilerzeugung durch den Konus der Hohlladung verwendbar ist. Letzterer kann folg lich in unmittelbarer Nachbarschaft des Zünd systems vorgesehen sein;reduced mass and space requirements, because the impact generated in the explosive of the cargo wave has an energy profile that is immediate bar for projectile generation through the cone of Hollow charge can be used. The latter can follow Lich in the immediate vicinity of the Zünd systems may be provided;
- - Vergrößerung der auf die Auskleidung übertragenen Energie durch die Wirkung der erzeugten axialen Eingrenzung, d. h. durch Begrenzung der rückwärtigen Ausdehnung der Detonationswelle.- Enlargement of those transferred to the lining Energy generated by the action of the axial Containment, d. H. by limiting the rear Expansion of the detonation wave.
Die erfindungsgemäße geformte Ladung besitzt ein Zündsystem, das aufweist:The shaped charge of the invention has one Ignition system, which has:
- - Einen Initiierungszünder, der eine Detonations welle in einem Zündsprengstoffblock hervorruft, der aus einem Donatorsprengstoff und einem Akzeptorspreng stoff besteht, und- An initiator that detonates wave in an explosive device block that from a donor explosive and an acceptor explosive fabric exists, and
- - einen Hohlraum, der zwischen dem Donatorspreng stoff und dem Akzeptorsprengstoff vorgesehen ist und eine solche Form besitzt, daß die Oberfläche, die ihn auf der Seite des Donatorsprengstoffs begrenzt, mit der Oberfläche, die ihn auf der Seite des Akzeptorspreng stoffs begrenzt, derart zusammenwirkt, daß die Detona tionswelle im Akzeptorsprengstoff und anschließend in der Sprengladung eben sowie senkrecht zur Dreh achse oder zur Symmetrieebene der. Auskleidung ist.- a cavity between the donor blast substance and the acceptor explosive is provided and has such a shape that the surface that it limited on the side of the donor explosive with which Surface that blasted him on the side of the acceptor limited substance, cooperates so that the Detona wave of acceptors in explosives and then flat in the explosive charge and perpendicular to the rotation axis or to the plane of symmetry of the. Liner is.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist die Oberfläche des Hohlraums auf der Seite des Donatorsprengstoffs flach oder konkav (sphärisch, ellipsoid, paraboloid, hyperboloid etc.) ausgebildet.According to another feature of the invention is the surface of the cavity on the side of the Donor explosive flat or concave (spherical, ellipsoid, paraboloid, hyperboloid etc.).
Die Oberfläche, die den Hohlraum auf der Seite des Donatorsprengstoffs begrenzt, kann mit einer projektilbildenden Auskleidung überzogen sein, die bei der Zündung auf die Oberfläche des Akzeptor sprengstoffs geschossen wird, die den Hohlraum auf dessen Seite begrenzt.The surface that the cavity on the side of the donor explosive can be limited with a projectile-forming lining that when firing on the surface of the acceptor explosive is fired, which the cavity on whose side is limited.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann die projektilbildende Auskleidung aus einem Metall oder bimetallisch aus zwei Metallen bestehen oder aus organischen Materialien oder organischen und metallischen Materialien zusammengesetzt sein. Die Dicke dieser Auskleidung kann dabei gleichblei bend sein oder sich ändern; im letzteren Fall nimmt sie von der Drehachse zum Umfang hin ab.According to another development of the invention can the projectile-forming lining from a Metal or bimetallic consist of two metals or from organic materials or organic and metallic materials. The thickness of this lining can remain the same be bend or change; in the latter case it from the axis of rotation to the circumference.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann der Hohlraum leer bzw. evakuiert sein oder ein Gas niederen Drucks (Druck 1 bar), beispielsweise Stickstoff, oder ein leicht komprimierbares Material wie einen Schaum enthalten. According to another development of the invention the cavity can be empty or evacuated or a Low pressure gas (pressure 1 bar), for example Nitrogen, or an easily compressible material contained like a foam.
Weitere Ausführungsformen des Erfindungskonzepts sind wie folgt gekennzeichnet:Further embodiments of the inventive concept are marked as follows:
- - Die Oberfläche, die den Hohlraum auf der Seite des Akzeptorsprengstoffs begrenzt, kann mit einer Schicht aus einem Metall und/oder einem organischen Material überzogen sein;- The surface that the cavity on the side of the acceptor explosive can be limited with a Layer of a metal and / or an organic Material to be covered;
- - die projektilbildende Auskleidung und die Schicht, die auf der Oberfläche vorgesehen ist, die den Hohlraum auf der Seite des Akzeptorspreng stoffs begrenzt, bilden eine dichte Kapsel;- The projectile-forming lining and the Layer that is provided on the surface which blows up the cavity on the acceptor side limited material, form a tight capsule;
- - der Scheitel (Kegelspitze bzw. Winkelscheitel) der geformten Ladung befindet sich in der Nähe des Hohlraums;- the apex (cone tip or angle apex) the shaped charge is near the Cavity;
- - das Zündsystem allein oder die gesamte Ladung können in einer starren bzw steifen Umhüllung einge schlossen sein.- the ignition system alone or the entire load can be enclosed in a rigid or rigid casing be closed.
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:The invention is described below with reference to several exemplary embodiments with reference to FIG Drawing explained in more detail; show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs gemäße Ladung und ihre Zündvorrichtung; Fig. 1 shows a longitudinal section through a fiction, modern charge and its ignition device;
Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausführungsformen des Zündsystems, ebenfalls im Querschnitt, sowie Fig. 2 to 5 different embodiments of the ignition system, also in cross section, as well
Fig. 6 eine von der projektilbildenden Auskleidung und der Schicht, die den Hohlraum auf der Seite des Akzeptorsprengstoffs be grenzt, gebildete dichte Kapsel, eben falls im Querschnitt. Fig. 6 is a from the projectile-forming lining and the layer that delimits the cavity on the side of the acceptor explosive, formed dense capsule, even if in cross section.
Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform eines Zündsystems 1 ist mit einer Hohlladung 2 ver bunden, die in herkömmlicher Weise eine Auskleidung 3 konischer Form und die eigentliche Sprengladung 4 auf weist.Is that shown in Fig. 1 first embodiment of an ignition system 1 ver with a shaped charge 2 connected to a casing 3 a conical shape and the actual explosive charge 4 has in a conventional manner.
Das Zündsystem umfaßt folgende Bestandteile: Einen punktuell wirkenden Initiierungszünder, einen ersten, als Donatorsprengstoff 6 bezeichneten Spreng stoff, einen zweiten, als Akzeptorsprengstoff 7 be zeichneten Sprengstoff und einen Hohlraum 8, der sich zwischen dem Donatorsprengstoff und dem Akzeptorspreng stoff befindet, wobei das Ganze in einer Umhüllung 9 eingeschlossen ist. Diese Umhüllung kann dabei nur das Zündsystem 1 oder auch die gesamte Ladung voll ständig umgeben. Das Vorliegen einer solchen Umhüllung erhöht die Ausbeute der gesamten Anordnung durch Ein grenzung der Detonationsprodukte, d. h. Begrenzung der Ausdehnung der Detonationswelle.The ignition system comprises the following components: a selectively acting initiation igniter, a first, called Donatorsprengstoff 6 explosive material, a second, as Akzeptorsprengstoff 7 be recorded explosives and a cavity 8 which is located material between the Donatorsprengstoff and the Akzeptorspreng, the whole in an envelope 9 is enclosed. This envelope can only fully surround the ignition system 1 or the entire charge. The presence of such an envelope increases the yield of the entire arrangement by limiting the detonation products, ie limiting the extent of the detonation wave.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel besitzt der Hohlraum 8 in der Schnittdarstel lung die Form eines Halbmonds. Die Oberfläche 10 des Donatorsprengstoffs 6 besitzt die Form einer Kugel fläche, deren Zentrum im Zündungspunkt der Ladung liegt. Die Oberfläche 10 ist mit einer projektil bildenden Auskleidung 11 aus einem duktilen Metall überzogen, die im Fall dieses Beispiels aus Kupfer besteht. Die Form der Oberfläche 12, die den Hohl raum auf der Seite des Akzeptorsprengstoffs begrenzt, ist derart festgelegt, daß die Detonationswelle, nachdem die projektilbildende Auskleidung 11 den ge samten Hohlraum 8 durchlaufen hat, in der Nähe des Scheitels der Auskleidung 3 eben ist. Diese Ober fläche wird in folgender Weise bestimmt:In the embodiment shown in FIG. 1, the cavity 8 has the shape of a crescent moon in the sectional view. The surface 10 of the donor explosive 6 has the shape of a spherical surface, the center of which is at the ignition point of the charge. The surface 10 is covered with a projectile-forming lining 11 made of a ductile metal, which in the case of this example consists of copper. The shape of the surface 12 that defines the cavity on the acceptor explosive side is determined such that the detonation wave after the projectile-forming liner 11 has passed through the entire cavity 8 is flat near the apex of the liner 3 . This surface is determined in the following way:
Wenn die sphärische Oberfläche 10 einen Radius R aufweist, der einen Winkel R mit der Achse der Ladung bildet, muß die Oberfläche 12 derart ausgebildet sein, daß, wenn ausgehend von der Ebene 13, die senkrecht zur Achse der Ladung liegt und die Oberfläche 12 tangiert, eine ebene Stoßwelle erzielt werden soll, die folgenden Beziehungen erfüllt sein müssen:If the spherical surface 10 has a radius R, which forms an angle R with the axis of the load, the surface 12 must be formed such that, if starting from the plane 13 , which is perpendicular to the axis of the load and the surface 12 is tangent To achieve a flat shock wave, the following relationships must be met:
worin bedeuten:
O und M die Schnittpunkte des Radius R mit
der Oberfläche 10 bzw. 12,
H die Projektion von M auf die Ebene 13,
D1 und D2 die Detonationsgeschwindigkeit des
Donatorsprengstoffs bzw. des Akzeptor
sprengstoffs,
a der Abstand zwischen der punktuellen
Quelle der Initiierungszündung und
der Ebene 13
V0 die Projektilstrahlgeschwindigkeit der
Auskleidung 11
und
τ die Zeit, welche die Detonationswelle
von der Punktquelle der Initiierungs
zündung bis zur Ebene 13 braucht.in which mean:
O and M the intersection of the radius R with the surface 10 and 12 , respectively
H the projection of M onto level 13 ,
D 1 and D 2 the detonation speed of the donor explosive or the acceptor explosive,
a the distance between the point source of the initiation ignition and the plane 13
V 0 is the projectile jet velocity of the liner 11 and
τ the time the detonation wave takes from the point source of the initiation ignition to level 13 .
Die Oberfläche 12 läßt sich entsprechend durch folgende Wertepaare darstellen:The surface 12 can accordingly be represented by the following pairs of values:
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt ein erfindungsgemäßes Zündsystem, bei dem die projektil bildende Auskleidung 11 eine sich ändernde Dicke besitzt. Die Dicke ist dabei im Bereich der Achse der Ladung am größten und nimmt zum Rand des Hohlraums ab. In diesem speziellen Fall nimmt die Masse der Auskleidung pro Flächeneinheit der auf die gegenüberliegende Fläche des Hohlraums bei der Zündung geschleuderten Oberflä che im gleichen Sinn ab. Aus diesem Grund ist die Ge schwindigkeit der Auskleidung im axialen Bereich er heblich kleiner als im Umfangsbereich. Dies führt ins besondere zu einer Verringerung des Abstands OM, d. h. der Dicke des Hohlraums 8 in dem der Achse der Ladung benachbarten Bereich, wodurch wiederum ein Zündsystem mit verringertem Raumbedarf zugänglich ist.The embodiment shown in FIG. 2 shows an ignition system according to the invention, in which the projectile-forming lining 11 has a changing thickness. The thickness is greatest in the area of the axis of the charge and decreases towards the edge of the cavity. In this special case, the mass of the lining per unit area of the surface thrown onto the opposite surface of the cavity upon ignition decreases in the same sense. For this reason, the speed of the lining in the axial area is considerably smaller than in the peripheral area. This leads in particular to a reduction in the distance OM, ie the thickness of the cavity 8 in the region adjacent to the axis of the load, which in turn makes an ignition system with reduced space requirement accessible.
Die gestrichelte Linie 12a in Fig. 2 deutet die Lage der Oberfläche 12 an, die den Hohlraum 8 auf der Seite des Akzeptorsprengstoffs 7 begrenzt, wenn eine projektilbildende Auskleidung 11 mit gleichbleibender Dicke vorliegt.The dashed line 12 a in FIG. 2 indicates the position of the surface 12 , which delimits the cavity 8 on the side of the acceptor explosive 7 , if a projectile-forming lining 11 with a constant thickness is present.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Er findung dargestellt, bei der die projektilbildende Aus kleidung 11 aus Kupfer besteht, während der Akzeptor sprengstoff 7 mit einer Metallschicht 14, beispiels weise aus Stahl, überzogen ist, was zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Akzeptorsprengstoffs dient.In Fig. 3, another embodiment of the invention is shown, in which the projectile-forming clothing 11 is made of copper, while the acceptor explosive 7 is coated with a metal layer 14 , for example made of steel, which increases the mechanical strength of the acceptor explosive serves.
Darüber hinaus ist der Hohlraum 8 bei diesem Bei spiel mit einem Hohlräume aufweisenden Material ge füllt. Dieses Material kann beispielsweise ein Schaum wie etwa expandiertes Polystyrol sein, das im Augenblick der Zündung stark komprimiert wird.In addition, the cavity 8 is filled in this case with a game with a void material. This material can be, for example, a foam, such as expanded polystyrene, which is strongly compressed at the moment of ignition.
In Fig. 4 ist eine andere mögliche Form des Hohlraums 8 dargestellt. Die Oberfläche 10 des Donatorsprengstoffs ist plan und mit einer projektil bildenden Auskleidung 11 überzogen, die aus zwei Platten 11a und 11b zusammengesetzt ist. Die Platte 11a kann aus Acrylglas (Plexiglas) oder aus Aluminium und die Platte 11b aus Kupfer bestehen. Diese Kompositstruktur dient zur Verhinderung des Ab tragens der Platte 11b bei der Projektilbildung, da eine eventuelle Abtragung oder Erosion die Bedingungen der Wiederzündung des Akzeptorspreng stoffs 7 verschlechtern könnte.Another possible shape of the cavity 8 is shown in FIG . The surface 10 of the donor explosive is flat and covered with a projectile-forming lining 11 , which is composed of two plates 11 a and 11 b. The plate 11 a can consist of acrylic glass (plexiglass) or aluminum and the plate 11 b made of copper. This composite structure serves to prevent the wear of the plate 11 b during projectile formation, since any removal or erosion could worsen the conditions for the reignition of the acceptor explosive 7 .
In Fig. 5 ist ein Zündsystem dargestellt, bei dem die Oberflächen 10 und 12 keinen Überzug auf weisen, was die Herstellung der Vorrichtung verein facht. In Fig. 5, an ignition system is shown in which the surfaces 10 and 12 have no coating, which simplifies the manufacture of the device.
In Fig. 6 ist schließlich eine Kapsel dargestellt, die dicht ausgebildet sein kann und von der projektil bildenden Auskleidung 11 und dem metallischen Über zug 14 der Oberfläche 12 gebildet wird.In Fig. 6, finally, a capsule is shown, which can be tight and is formed by the projectile lining 11 and the metallic coating 14 of the surface 12 .
Im Rahmen des Erfindungskonzepts sind weitere Varianten und Ausführungsformen möglich: So können beispielsweise die Oberflächen 10 ellipsoide, para boloide oder hyperboloide Form und noch allgemeiner eine solche Form besitzen, daß die Oberfläche expan dierbar ist, was bedeutet, daß die tangentialen De formationsspannungen der Platte oder der projektil bildenden Auskleidung im Augenblick der Explosion Zugspannungen sind. Die Hohlräume können ferner ein Gas enthalten, das ein Inertgas wie beispielsweise Stickstoff sein kann. In gleicher Weise kann der Hohlraum auch, insbesondere im Fall des in Fig. 6 dargestellten Hohlraums in Form einer Kapsel, einem Vakuumraum entsprechen. Die projektilbildende Aus kleidung 11 sowie der metallische Überzug 14 können in engem Kontakt mit den Sprengstoffen stehen, können jedoch in gleicher Weise auch so angeordnet sein, daß ein Zwischenraum zwischen den Auskleidungen und der angrenzenden Sprengstoffmasse vorliegt, der einem leeren Raum bzw. Vakuum entsprechen oder Luft oder ein bestimmtes Gas enthalten kann.Within the scope of the inventive concept, further variants and embodiments are possible: For example, the surfaces 10 can have an ellipsoidal, para boloid or hyperboloid shape and, more generally, a shape such that the surface is expandable, which means that the tangential deformation stresses of the plate or the projectile lining at the moment of the explosion are tensile stresses. The cavities may also contain a gas, which may be an inert gas such as nitrogen. In the same way, the cavity can also correspond to a vacuum space, in particular in the case of the cavity shown in FIG. 6 in the form of a capsule. The projectile-forming clothing 11 and the metallic coating 14 can be in close contact with the explosives, but can also be arranged in the same way so that there is a space between the linings and the adjacent explosive mass, which correspond to an empty space or vacuum or Can contain air or a certain gas.
Claims (16)
- - einen Initiirungszünder (5), der eine Detonations welle im Donatorsprengstoff (6) hervorruft,
- - einen Hohlraum (8), der zwischen dem Donatorspreng stoff (6) und dem Akzeptorsprengstoff (7) vorge sehen ist und eine solche Form besitzt, daß die Oberfläche, die ihn auf der Seite des Donatorspreng stoffs (6) begrenzt, mit der Oberfläche, die ihn auf der Seite des Akzeptorsprengstoffs (7) begrenzt, derart zusammenwirkt, daß die Detonationswelle im Akzeptorsprengstoff (7) und danach in der Sprengladung (4) eben und senkrecht zur Drehachse oder zur Symmetrieebene der Auskleidung (3) ist.
- - An initiator ( 5 ), which causes a detonation wave in the donor explosive ( 6 ),
- - A cavity ( 8 ) which is seen between the donor explosive ( 6 ) and the acceptor explosive ( 7 ) and has such a shape that the surface that limits it on the side of the donor explosive ( 6 ) with the surface , which limits it on the side of the acceptor explosive ( 7 ), cooperates in such a way that the detonation wave in the acceptor explosive ( 7 ) and then in the explosive charge ( 4 ) is flat and perpendicular to the axis of rotation or to the plane of symmetry of the lining ( 3 ).
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